罩式退火炉温度控制系统设计与实现

论文摘要

退火炉本身是一个比较复杂的被控对象,它具有非线性、时变性和参数摄动等特征,很难建立一个精确的数学模型。采用传统的PID控制策略来控制退火炉的温度,由于参数不易整定、抗干扰能力差、适应性差、严重依赖操作人员的现场经验等一系列的缺点,达不到现代热处理工艺要求。本文以生产线实际设备为研究背景,通过了解罩式炉生产工艺,查阅国内外相关文献,对罩式退火控制方法进行研究与讨论；全氢罩式炉退火过程具有非线性、大滞后、时变的特点,因此给建模带来很大的困难,本文基于退火炉的工作机理采用机理分析的方式建立退火炉温度模型；全氢罩式炉退火过程是一个典型的复杂工业过程,常规PID策略控制效果不理想,本文采用模糊与PID控制相结合的智能控制算法,设计了模糊PID控制器；通过模糊推理确定控制阀门的PID修正参数,既保留了PID控制的稳定性与鲁棒性,又引入了模糊控制动态特性快、智能性强的优点。利用MATLAB软件在实验室进行了温度控制算法的仿真,对PID控制、模糊控制、模糊PID控制三种控制方法进行对比。实验表明,模糊PID算法对退火炉温度控制有更好的适用性。本文的研究工作对现场生产有很好的指导意义,为系统改造创造了一定的理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究的理论及实际意义
• 1.2 全氢罩式炉研究现状
• 1.2.1 全氢罩式炉发展现状
• 1.2.2 全氢罩式炉控制系统研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 罩式退火炉工艺
• 2.1 引言
• 2.2 罩式炉退火生产工艺
• 2.3 罩式退火炉设备组成
• 2.3.1 强对流炉台
• 2.3.2 加热罩
• 2.3.3 内罩
• 2.3.4 冷却罩
• 2.3.5 炉台阀站
• 2.4 本章小结
• 第3章 退火炉控制系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 控制系统总体设计
• 3.3 控制系统硬件分析与设计
• 3.3.1 温度控制系统硬件体系结构
• 3.3.2 脉冲燃烧控制方式
• 3.3.3 程控脉冲分频器
• 3.4 温度控制系统软件设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 罩式退火炉温度控制算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 PID控制原理
• 4.3 模糊控制简介
• 4.3.1 模糊控制的发展
• 4.3.2 模糊控制系统的基本结构
• 4.3.3 模糊控制系统的特点
• 4.3.4 模糊控制器设计
• 4.3.5 模糊控制算法的实现
• 4.4 控制算法设计与仿真研究
• 4.4.1 罩式退火炉温度仿真模型
• 4.4.2 退火炉温度模糊控制回路设计
• 4.4.3 罩式退火炉温度模糊PID控制方法研究
• 4.4.4 仿真结果对比分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 控制系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 炉台控制功能实现
• 5.2.1 压力监测
• 5.2.2 温度监测
• 5.2.3 流量监测
• 5.2.4 温度控制
• 5.2.5 压力控制
• 5.3 监控计算机控制功能实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢